JP3252623B2 - 形状モデル生成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３次元画像生成システム
において、画像生成されるべき３次元形状モデルを作成
する形状モデル生成装置に関するものである。
において、画像生成されるべき３次元形状モデルを作成
する形状モデル生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下に図面を参照しながら、従来の形状
モデル生成装置について説明する。
モデル生成装置について説明する。
【０００３】図２は一般的な３次元画像生成システムの
一例を示したものである。すなわち３次元画像生成シス
テムは形状モデル生成装置２１と画像生成装置２２、画
像表示装置２３より構成される。形状モデル生成装置２
１は３次元座標で記述された形状モデルを画像生成装置
２２に出力し、画像生成装置２２は形状モデルを受けと
って３次元画像生成処理を実行し、画像を画像表示装置
２３に出力する。画像表示装置２３は画像を表示する。
一例を示したものである。すなわち３次元画像生成シス
テムは形状モデル生成装置２１と画像生成装置２２、画
像表示装置２３より構成される。形状モデル生成装置２
１は３次元座標で記述された形状モデルを画像生成装置
２２に出力し、画像生成装置２２は形状モデルを受けと
って３次元画像生成処理を実行し、画像を画像表示装置
２３に出力する。画像表示装置２３は画像を表示する。
【０００４】このような３次元画像生成システムでは形
状モデルの表現手段として、平面多角形（以降ポリゴン
と呼ぶ）の集合を用いることが多い。曲面を表現する場
合も複数のポリゴンを用いて近似する。このような場
合、形状モデル生成装置２１は曲面を表現する数式を用
いてポリゴンの頂点を算出する。その一例として従来の
形状モデル生成装置を用いて球を複数のポリゴンの集合
として近似的に表現した形状モデルを図３に、図３のモ
デルを生成するために使用した数式を（数１）に示す。
状モデルの表現手段として、平面多角形（以降ポリゴン
と呼ぶ）の集合を用いることが多い。曲面を表現する場
合も複数のポリゴンを用いて近似する。このような場
合、形状モデル生成装置２１は曲面を表現する数式を用
いてポリゴンの頂点を算出する。その一例として従来の
形状モデル生成装置を用いて球を複数のポリゴンの集合
として近似的に表現した形状モデルを図３に、図３のモ
デルを生成するために使用した数式を（数１）に示す。
【０００５】
【数１】
【０００６】（数１）において（Ｘ、Ｙ、Ｚ）はポリゴ
ンの頂点の３次元座標値、Ｒは球の半径である。ａ、ｂ
はパラメータであり、ａは−π／２からπ／２まで、ｂ
は−πからπまで変化させることにより、球の形状モデ
ルが生成できる。図３（ａ）はａ、ｂをπ／４ごとに変
化させ、球を３２個のポリゴンの集合として近似したも
のであり、図３（ｂ）はａ、ｂをπ／８ごとに変化さ
せ、球を１２８個のポリゴンの集合として近似したもの
である。図３より明らかなように、パラメータの変化量
を小さくし多数のポリゴンで表現する方がより精密な曲
面形状モデルになり、従って最終的に画像表示装置２３
で得られる画像も高画質なものになる。
ンの頂点の３次元座標値、Ｒは球の半径である。ａ、ｂ
はパラメータであり、ａは−π／２からπ／２まで、ｂ
は−πからπまで変化させることにより、球の形状モデ
ルが生成できる。図３（ａ）はａ、ｂをπ／４ごとに変
化させ、球を３２個のポリゴンの集合として近似したも
のであり、図３（ｂ）はａ、ｂをπ／８ごとに変化さ
せ、球を１２８個のポリゴンの集合として近似したもの
である。図３より明らかなように、パラメータの変化量
を小さくし多数のポリゴンで表現する方がより精密な曲
面形状モデルになり、従って最終的に画像表示装置２３
で得られる画像も高画質なものになる。
【０００７】一方、画像生成装置２２の性能は多くの場
合、単位時間当たりの処理可能ポリゴン数で規定され、
処理ポリゴン数の増加は処理時間の増大を招く。従っ
て、図３（ａ）の球のモデルを用いて３次元画像を生成
した場合、図３（ｂ）を用いた場合よりも処理時間が増
大する。
合、単位時間当たりの処理可能ポリゴン数で規定され、
処理ポリゴン数の増加は処理時間の増大を招く。従っ
て、図３（ａ）の球のモデルを用いて３次元画像を生成
した場合、図３（ｂ）を用いた場合よりも処理時間が増
大する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の形
状モデル生成装置を用いた３次元画像生成システムで
は、より高画質な出力画像を得るために精密な曲面形状
モデルを生成すると画像生成時間が増大し、より高速に
画像生成可能なように少ないポリゴン数で曲面形状モデ
ルを生成すると出力画像の画質が劣化するという問題点
が存在した。本発明は前記問題点に留意し、少ないポリ
ゴン数でかつ精密な曲面形状モデルを生成することが可
能な形状モデル生成装置を提供することを目的とする。
状モデル生成装置を用いた３次元画像生成システムで
は、より高画質な出力画像を得るために精密な曲面形状
モデルを生成すると画像生成時間が増大し、より高速に
画像生成可能なように少ないポリゴン数で曲面形状モデ
ルを生成すると出力画像の画質が劣化するという問題点
が存在した。本発明は前記問題点に留意し、少ないポリ
ゴン数でかつ精密な曲面形状モデルを生成することが可
能な形状モデル生成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の形状モデル生成装置では、比較的少ないポリ
ゴン数の曲面形状モデルを生成する形状生成手段と、ポ
リゴンの集合をあらかじめ設定された視点から見たよう
に２次元スクリーン座標に変換する座標変換手段と、２
次元スクリーン座標に変換されたポリゴンから曲面の外
形となる辺（以降エッジと呼ぶ）を検出するエッジ検出
手段と、エッジの中間の頂点を生成するエッジ分割手段
と、エッジを含むポリゴンを分割するポリゴン分割手段
という構成を備えたものである。
に本発明の形状モデル生成装置では、比較的少ないポリ
ゴン数の曲面形状モデルを生成する形状生成手段と、ポ
リゴンの集合をあらかじめ設定された視点から見たよう
に２次元スクリーン座標に変換する座標変換手段と、２
次元スクリーン座標に変換されたポリゴンから曲面の外
形となる辺（以降エッジと呼ぶ）を検出するエッジ検出
手段と、エッジの中間の頂点を生成するエッジ分割手段
と、エッジを含むポリゴンを分割するポリゴン分割手段
という構成を備えたものである。
【００１０】
【作用】本発明は前記した構成によって、エッジ近傍だ
けパラメータの変化量を小さくした精密なモデルを生成
し、曲面の外形とはならない部分はパラメータの変化量
を大きくしたポリゴン数の少ないモデルを生成すること
となる。その結果、最小限のポリゴン数で高画質な画像
が生成可能となる。図４にその一例を示す。
けパラメータの変化量を小さくした精密なモデルを生成
し、曲面の外形とはならない部分はパラメータの変化量
を大きくしたポリゴン数の少ないモデルを生成すること
となる。その結果、最小限のポリゴン数で高画質な画像
が生成可能となる。図４にその一例を示す。
【００１１】
（実施例１）以下本発明の一実施例の形状モデル生成装
置について、図面を参照しながら説明する。
置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明の第１の実施例における形状
モデル生成装置を示すものである。図１において、１１
は形状生成手段、１２は座標変換手段、１３はエッジ検
出手段、１４はエッジ分割手段、１５はポリゴン分割手
段である。
モデル生成装置を示すものである。図１において、１１
は形状生成手段、１２は座標変換手段、１３はエッジ検
出手段、１４はエッジ分割手段、１５はポリゴン分割手
段である。
【００１３】以上のように構成された形状モデル生成装
置について、球の形状モデルを出力する場合の動作につ
いて説明する。
置について、球の形状モデルを出力する場合の動作につ
いて説明する。
【００１４】まず、図５（ａ）は形状生成手段１１が生
成し、その後座標変換手段１２があらかじめ設定された
視点から見たように座標変換した球の形状モデルであ
る。この時、生成される形状モデルのデータ構造は４角
形を網状に接続したポリゴンメッシュ構造をとる。図５
（ｂ）はポリゴンメッシュのデータ構造を概念的に示し
たものである。図５の各頂点の３次元座標は（数１）の
式で計算され、図５（ｂ）に示した−π／２からπ／２
は（数１）に代入すべきａの値、上に示した−πからπ
はｂの値を示している。例えば頂点Ｖ１２はａ＝π／
４、ｂ＝−π／２を代入して求める。なおこの場合、頂
点Ｖ００からＶ０８とＶ４０からＶ４８は同一の点とな
り、従ってこれらの点を含むポリゴンは実質的には３角
形になる。また、図５（ｂ）の左右の辺は３次元座標で
は接続されているのでＶ１０からＶ３０とＶ１８からＶ
３８もそれぞれ同一の点となる。
成し、その後座標変換手段１２があらかじめ設定された
視点から見たように座標変換した球の形状モデルであ
る。この時、生成される形状モデルのデータ構造は４角
形を網状に接続したポリゴンメッシュ構造をとる。図５
（ｂ）はポリゴンメッシュのデータ構造を概念的に示し
たものである。図５の各頂点の３次元座標は（数１）の
式で計算され、図５（ｂ）に示した−π／２からπ／２
は（数１）に代入すべきａの値、上に示した−πからπ
はｂの値を示している。例えば頂点Ｖ１２はａ＝π／
４、ｂ＝−π／２を代入して求める。なおこの場合、頂
点Ｖ００からＶ０８とＶ４０からＶ４８は同一の点とな
り、従ってこれらの点を含むポリゴンは実質的には３角
形になる。また、図５（ｂ）の左右の辺は３次元座標で
は接続されているのでＶ１０からＶ３０とＶ１８からＶ
３８もそれぞれ同一の点となる。
【００１５】次に、エッジ検出手段１３ではエッジが検
出される。図５においてはエッジはＶ１４、Ｖ１５、Ｖ
１６、Ｖ２６、Ｖ３６、Ｖ３７、Ｖ３０（Ｖ３８）、Ｖ
３１、Ｖ３２、Ｖ２２、Ｖ１２、Ｖ１３を繋ぐ線であ
る。（Ｖ３０とＶ３８は同一の点である。）これを図５
（ｂ）では太線で示している。
出される。図５においてはエッジはＶ１４、Ｖ１５、Ｖ
１６、Ｖ２６、Ｖ３６、Ｖ３７、Ｖ３０（Ｖ３８）、Ｖ
３１、Ｖ３２、Ｖ２２、Ｖ１２、Ｖ１３を繋ぐ線であ
る。（Ｖ３０とＶ３８は同一の点である。）これを図５
（ｂ）では太線で示している。
【００１６】以下に、エッジ検出手段１３においてエッ
ジを検出する方法について説明する。
ジを検出する方法について説明する。
【００１７】まず、図５の形状モデル中のすべての辺に
ついてその近傍の４個の頂点を抽出する。形状モデルは
ポリゴンメッシュ構造をとるので近傍４点は以下のよう
に求めることができる。すなわち辺がＶｎｍ−Ｖ（ｎ＋
１）ｍの形式で与えられる場合は、 Ｖｎ（ｍ−１） Ｖｎ（ｍ＋１） Ｖ（ｎ＋１）（ｍ−１） Ｖ（ｎ＋１）（ｍ＋１） の４点であり、辺がＶｎｍ−Ｖｎ（ｍ＋１）の形式で与
えられる場合は、 Ｖ（ｎ−１）ｍ Ｖ（ｎ−１）（ｍ＋１） Ｖ（ｎ＋１）ｍ Ｖ（ｎ＋１）（ｍ＋１） の４点である。図６には一例として辺Ｖ２２−Ｖ３２と
辺Ｖ２６−Ｖ２７について、近傍の４頂点を抽出した結
果を示す。それぞれ抽出した４頂点はＶ２１、Ｖ２３、
Ｖ３２、Ｖ３３とＶ１６、Ｖ１７、Ｖ３６、Ｖ３７であ
る。次に、２次元スクリーン座標平面上において対象と
している辺を含む直線の方程式を求める。これは辺の端
点のスクリーン座標値を（Ｘ１，Ｙ１）と（Ｘ２，Ｙ
２）とすると（数２）で求めることができる。
ついてその近傍の４個の頂点を抽出する。形状モデルは
ポリゴンメッシュ構造をとるので近傍４点は以下のよう
に求めることができる。すなわち辺がＶｎｍ−Ｖ（ｎ＋
１）ｍの形式で与えられる場合は、 Ｖｎ（ｍ−１） Ｖｎ（ｍ＋１） Ｖ（ｎ＋１）（ｍ−１） Ｖ（ｎ＋１）（ｍ＋１） の４点であり、辺がＶｎｍ−Ｖｎ（ｍ＋１）の形式で与
えられる場合は、 Ｖ（ｎ−１）ｍ Ｖ（ｎ−１）（ｍ＋１） Ｖ（ｎ＋１）ｍ Ｖ（ｎ＋１）（ｍ＋１） の４点である。図６には一例として辺Ｖ２２−Ｖ３２と
辺Ｖ２６−Ｖ２７について、近傍の４頂点を抽出した結
果を示す。それぞれ抽出した４頂点はＶ２１、Ｖ２３、
Ｖ３２、Ｖ３３とＶ１６、Ｖ１７、Ｖ３６、Ｖ３７であ
る。次に、２次元スクリーン座標平面上において対象と
している辺を含む直線の方程式を求める。これは辺の端
点のスクリーン座標値を（Ｘ１，Ｙ１）と（Ｘ２，Ｙ
２）とすると（数２）で求めることができる。
【００１８】
【数２】
【００１９】さらに、（数２）左辺の（Ｘ，Ｙ）に抽出
した４頂点の座標を代入して計算し、その値の正負の符
号を求める。この符号は２次元スクリーン座標平面をこ
の直線で２分割したときにそのどちらに当該頂点が含ま
れるかを示している。エッジの検出は４個の頂点につい
て求めた４個の符号を比較することによって実現でき
る。すなわち、４個の符号が１対３または０対４に分か
れる場合はエッジであり、２対２に分かれる場合はエッ
ジではない。図６では辺Ｖ２２−Ｖ３２は０対４に分か
れるのでエッジ、辺Ｖ２６−Ｖ２７は２対２に分かれる
のでエッジではない。
した４頂点の座標を代入して計算し、その値の正負の符
号を求める。この符号は２次元スクリーン座標平面をこ
の直線で２分割したときにそのどちらに当該頂点が含ま
れるかを示している。エッジの検出は４個の頂点につい
て求めた４個の符号を比較することによって実現でき
る。すなわち、４個の符号が１対３または０対４に分か
れる場合はエッジであり、２対２に分かれる場合はエッ
ジではない。図６では辺Ｖ２２−Ｖ３２は０対４に分か
れるのでエッジ、辺Ｖ２６−Ｖ２７は２対２に分かれる
のでエッジではない。
【００２０】なお、３次元座標で表現された形状モデル
生成時にポリゴンメッシュを構成するすべての４角形に
ついて４頂点が同一平面上にあることが保証できる場合
（球はこの条件を満たす）は、抽出する頂点は２個でよ
い。辺がＶｎｍ−Ｖ（ｎ＋１）ｍの形式で与えられる場
合は Ｖｎ（ｍ−１） Ｖｎ（ｍ＋１） 辺がＶｎｍ−Ｖｎ（ｍ＋１）の形式で与えられる場合は Ｖ（ｎ−１）ｍ Ｖ（ｎ＋１）ｍ のそれぞれ２点である。この場合は、（数２）左辺の値
の符号が０対２に分かれる辺はエッジ、１対１に分かれ
る辺はエッジではない。
生成時にポリゴンメッシュを構成するすべての４角形に
ついて４頂点が同一平面上にあることが保証できる場合
（球はこの条件を満たす）は、抽出する頂点は２個でよ
い。辺がＶｎｍ−Ｖ（ｎ＋１）ｍの形式で与えられる場
合は Ｖｎ（ｍ−１） Ｖｎ（ｍ＋１） 辺がＶｎｍ−Ｖｎ（ｍ＋１）の形式で与えられる場合は Ｖ（ｎ−１）ｍ Ｖ（ｎ＋１）ｍ のそれぞれ２点である。この場合は、（数２）左辺の値
の符号が０対２に分かれる辺はエッジ、１対１に分かれ
る辺はエッジではない。
【００２１】なお、本実施例で曲面の一例として使用し
ている球は閉曲面であるのですべての辺に必ず近傍頂点
が存在するが、閉じていない曲面を扱う場合は近傍頂点
が抽出できない辺がある。この場合は無条件でエッジと
みなす。
ている球は閉曲面であるのですべての辺に必ず近傍頂点
が存在するが、閉じていない曲面を扱う場合は近傍頂点
が抽出できない辺がある。この場合は無条件でエッジと
みなす。
【００２２】エッジ分割手段１４ではエッジの中間の頂
点（以降分割点と呼ぶ）を３次元空間座標で生成し、２
次元スクリーン座標に変換すことにより２本のエッジを
分割する。図７（ａ）はエッジ分割手段１４が生成した
分割点を用いて作成した球のモデルである。以下に、エ
ッジ分割手段１４の動作について説明する。
点（以降分割点と呼ぶ）を３次元空間座標で生成し、２
次元スクリーン座標に変換すことにより２本のエッジを
分割する。図７（ａ）はエッジ分割手段１４が生成した
分割点を用いて作成した球のモデルである。以下に、エ
ッジ分割手段１４の動作について説明する。
【００２３】図７（ｂ）にはポリゴンメッシュデータ構
造においてエッジ検出手段１３で検出されたエッジを太
線で示している。図７（ｂ）のエッジ上の丸印をつけた
位置がエッジ分割手段１４が生成すべき分割点の位置で
あり、これをＶＶ０からＶＶ１１で示している。これら
の頂点は（数１）に適切なａ、ｂの値を代入して生成す
る。例えばＶＶ３はａ＝π／８、ｂ＝−π／２を代入し
て求める。これを２次元スクリーン座標に変換すると図
７（ａ）のようになり、球の外形線がより精密に作画さ
れていることが分かる。
造においてエッジ検出手段１３で検出されたエッジを太
線で示している。図７（ｂ）のエッジ上の丸印をつけた
位置がエッジ分割手段１４が生成すべき分割点の位置で
あり、これをＶＶ０からＶＶ１１で示している。これら
の頂点は（数１）に適切なａ、ｂの値を代入して生成す
る。例えばＶＶ３はａ＝π／８、ｂ＝−π／２を代入し
て求める。これを２次元スクリーン座標に変換すると図
７（ａ）のようになり、球の外形線がより精密に作画さ
れていることが分かる。
【００２４】ポリゴン分割手段１５ではエッジを含むポ
リゴンを分割する。図８（ａ）はエッジ分割手段１４が
図７のように分割点を生成した結果を用いて、ポリゴン
分割手段１５がポリゴンを分割した結果を示すものであ
る。ポリゴンメッシュデータ構造上での分割の様子は図
８（ｂ）に示している。以下に、ポリゴン分割手段１５
の動作について説明する。
リゴンを分割する。図８（ａ）はエッジ分割手段１４が
図７のように分割点を生成した結果を用いて、ポリゴン
分割手段１５がポリゴンを分割した結果を示すものであ
る。ポリゴンメッシュデータ構造上での分割の様子は図
８（ｂ）に示している。以下に、ポリゴン分割手段１５
の動作について説明する。
【００２５】ポリゴン分割手段１５はすべてのポリゴン
について、ポリゴンの４辺がエッジであるかどうかを判
定し、４辺のうち「すべてがエッジでない」、「１辺が
エッジである」、「２辺以上がエッジである」、の３つ
の場合に分けてポリゴン分割処理を行なう。
について、ポリゴンの４辺がエッジであるかどうかを判
定し、４辺のうち「すべてがエッジでない」、「１辺が
エッジである」、「２辺以上がエッジである」、の３つ
の場合に分けてポリゴン分割処理を行なう。
【００２６】「すべてがエッジでない」場合はポリゴン
分割しない。例えば、図８のポリゴンＶ１０−Ｖ１１−
Ｖ２１−Ｖ２０がその一例である。「１辺がエッジであ
る」場合はそのエッジが分割されるように、ポリゴンを
２分割する。例えば図８のポリゴンＶ１１−Ｖ１２−Ｖ
２２−Ｖ２１がその一例である。このポリゴンでは辺Ｖ
１２−Ｖ２２がエッジとなっているので、ポリゴンＶ１
１−Ｖ１２−ＶＶ３−ＡとポリゴンＶ２２−Ｖ２１−Ａ
−ＶＶ３に分割している。点Ａは辺Ｖ１１−Ｖ２１の中
点であり、頂点Ｖ１１、Ｖ２１のスクリーン座標値の平
均をとって求める。
分割しない。例えば、図８のポリゴンＶ１０−Ｖ１１−
Ｖ２１−Ｖ２０がその一例である。「１辺がエッジであ
る」場合はそのエッジが分割されるように、ポリゴンを
２分割する。例えば図８のポリゴンＶ１１−Ｖ１２−Ｖ
２２−Ｖ２１がその一例である。このポリゴンでは辺Ｖ
１２−Ｖ２２がエッジとなっているので、ポリゴンＶ１
１−Ｖ１２−ＶＶ３−ＡとポリゴンＶ２２−Ｖ２１−Ａ
−ＶＶ３に分割している。点Ａは辺Ｖ１１−Ｖ２１の中
点であり、頂点Ｖ１１、Ｖ２１のスクリーン座標値の平
均をとって求める。
【００２７】「２辺以上がエッジである」場合はポリゴ
ンを４分割する。例えば図８のポリゴンＶ２１−Ｖ２２
−Ｖ３２−Ｖ３１がその一例である。このポリゴンはポ
リゴンＶ２１−Ｂ−Ｄ−Ｃ、ポリゴンＶ２２−ＶＶ２−
Ｄ−Ｂ、ポリゴンＶ３２−ＶＶ１−Ｄ−ＶＶ２、ポリゴ
ンＶ３１−Ｃ−Ｄ−ＶＶ１の４個のポリゴンに分割され
る。点Ｂ、Ｃはそれぞれ辺Ｖ２１−２２、Ｖ２１−Ｖ３
１のスクリーン座標での中点であり、点ＤはポリゴンＶ
２１−Ｖ２２−Ｖ３２−Ｖ３１のほぼ中央にある点であ
る。点Ｄとしては頂点Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３２、Ｖ３１
のスクリーン座標値を平均したものを使用するかまたは
直線Ｂ−ＶＶ１と直線Ｃ−ＶＶ２の交点を使用する。結
果として図８の例では、３２個のポリゴンで構成されて
いた形状モデルが分割され、６０個のポリゴンからなる
形状モデルとなる。
ンを４分割する。例えば図８のポリゴンＶ２１−Ｖ２２
−Ｖ３２−Ｖ３１がその一例である。このポリゴンはポ
リゴンＶ２１−Ｂ−Ｄ−Ｃ、ポリゴンＶ２２−ＶＶ２−
Ｄ−Ｂ、ポリゴンＶ３２−ＶＶ１−Ｄ−ＶＶ２、ポリゴ
ンＶ３１−Ｃ−Ｄ−ＶＶ１の４個のポリゴンに分割され
る。点Ｂ、Ｃはそれぞれ辺Ｖ２１−２２、Ｖ２１−Ｖ３
１のスクリーン座標での中点であり、点ＤはポリゴンＶ
２１−Ｖ２２−Ｖ３２−Ｖ３１のほぼ中央にある点であ
る。点Ｄとしては頂点Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３２、Ｖ３１
のスクリーン座標値を平均したものを使用するかまたは
直線Ｂ−ＶＶ１と直線Ｃ−ＶＶ２の交点を使用する。結
果として図８の例では、３２個のポリゴンで構成されて
いた形状モデルが分割され、６０個のポリゴンからなる
形状モデルとなる。
【００２８】従来の装置を用いて曲面形状モデルを生成
すると、図３右の形状モデルで１２８個のポリゴンが必
要である。一方、本実施例で生成される形状モデルは図
８に示したように６０個のポリゴンで構成されるが、図
３右と全く同一の精度で曲面の外形を描くことができ
る。
すると、図３右の形状モデルで１２８個のポリゴンが必
要である。一方、本実施例で生成される形状モデルは図
８に示したように６０個のポリゴンで構成されるが、図
３右と全く同一の精度で曲面の外形を描くことができ
る。
【００２９】以上のように本実施例によれば、エッジ検
出手段１３がエッジを検出し、エッジ分割手段１４が検
出されたエッジの分割点を求め、ポリゴン分割手段１５
が求められたエッジの分割点を用いて、エッジを含むポ
リゴンを分割することにより、少ないポリゴン数でかつ
精密な曲面形状モデルを生成することが可能となる。
出手段１３がエッジを検出し、エッジ分割手段１４が検
出されたエッジの分割点を求め、ポリゴン分割手段１５
が求められたエッジの分割点を用いて、エッジを含むポ
リゴンを分割することにより、少ないポリゴン数でかつ
精密な曲面形状モデルを生成することが可能となる。
【００３０】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図９に本発明の第
２の実施例におけるエッジ分割手段１４の処理内容を示
す。エッジ分割手段１４ではすべてのエッジに対して図
９に示した処理を行なう。図９の処理は単純にすべての
エッジの分割点を求めるのはなく、スクリーン座標での
モデルの精度を２種類の基準で評価し、必要なエッジに
ついてだけ分割点を生成するものである。
ついて図面を参照しながら説明する。図９に本発明の第
２の実施例におけるエッジ分割手段１４の処理内容を示
す。エッジ分割手段１４ではすべてのエッジに対して図
９に示した処理を行なう。図９の処理は単純にすべての
エッジの分割点を求めるのはなく、スクリーン座標での
モデルの精度を２種類の基準で評価し、必要なエッジに
ついてだけ分割点を生成するものである。
【００３１】第１の精度評価基準はエッジの長さによる
ものである。エッジ両端の頂点の座標をそれぞれ（Ｘ
１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）とするとエッジの長さの２
乗は（数３）で求めることができる。その後、（数３）
より求められた値とあらかじめ設定された値を比較し、
（数３）の値の方が大きい場合のみエッジを分割する。
ものである。エッジ両端の頂点の座標をそれぞれ（Ｘ
１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）とするとエッジの長さの２
乗は（数３）で求めることができる。その後、（数３）
より求められた値とあらかじめ設定された値を比較し、
（数３）の値の方が大きい場合のみエッジを分割する。
【００３２】
【数３】
【００３３】第２の精度評価基準はエッジの本来の曲率
によるものである。本来曲面の外形線は曲線であり、エ
ッジはこれを直線で近似しているものであるが、外形線
の曲率が十分小さく、直線でもよい近似となる場合はそ
のエッジを分割する必要はない。図９に示した処理では
分割点とエッジを含む直線との距離を求めることによ
り、エッジの本来の曲率を見積もっている。エッジを含
む直線の方程式は（数２）に示した式で求めることがで
き、これを用いて分割点とエッジを含む直線との距離の
２乗を（数４）で求めることができる。その後、（数
４）で求められた値とあらかじめ設定された値を比較
し、（数４）の値の方が大きい場合のみエッジを分割す
る。
によるものである。本来曲面の外形線は曲線であり、エ
ッジはこれを直線で近似しているものであるが、外形線
の曲率が十分小さく、直線でもよい近似となる場合はそ
のエッジを分割する必要はない。図９に示した処理では
分割点とエッジを含む直線との距離を求めることによ
り、エッジの本来の曲率を見積もっている。エッジを含
む直線の方程式は（数２）に示した式で求めることがで
き、これを用いて分割点とエッジを含む直線との距離の
２乗を（数４）で求めることができる。その後、（数
４）で求められた値とあらかじめ設定された値を比較
し、（数４）の値の方が大きい場合のみエッジを分割す
る。
【００３４】
【数４】
【００３５】さらに本実施例では、エッジが分割された
場合に新たに生成される２本のエッジについても図９の
最初に戻って分割の判定を行なう。従って生成されたエ
ッジが長い場合またはエッジの本来の曲率が大きい場合
はさらに２本エッジに分割し、必要な精度になるまでこ
れを繰り返す。
場合に新たに生成される２本のエッジについても図９の
最初に戻って分割の判定を行なう。従って生成されたエ
ッジが長い場合またはエッジの本来の曲率が大きい場合
はさらに２本エッジに分割し、必要な精度になるまでこ
れを繰り返す。
【００３６】ポリゴン分割手段１５では、第１の実施例
と同様に分割されたエッジを含むポリゴンのみ分割す
る。すなわち、「１辺がエッジである」は２分割し、
「２辺以上がエッジである」場合は４分割するが、分割
して生成したポリゴンのエッジがさらに分割されていた
ときは、生成したポリゴンをさらに分割する。
と同様に分割されたエッジを含むポリゴンのみ分割す
る。すなわち、「１辺がエッジである」は２分割し、
「２辺以上がエッジである」場合は４分割するが、分割
して生成したポリゴンのエッジがさらに分割されていた
ときは、生成したポリゴンをさらに分割する。
【００３７】図１０に第２の実施例を用いて生成した形
状モデルを示す。図１０（ａ）はエッジ分割手段１４
で、比較対象にする数値を大きくして少ないポリゴン数
で形状モデルを生成できるようにしたものである。これ
は、４６個のポリゴンで構成されているが、図３（ａ）
の１２８個のポリゴンで構成される形状モデルや図８の
６０個のポリゴンで構成される形状モデルとほぼ同程度
の精密さとなっている。図１０（ｂ）は比較対象の数値
を小さくして精密な形状モデルを生成できるようにした
ものである。これは７６個のポリゴンで構成されてお
り、図３右や図８の形状モデルよりも精密なモデルとな
っている。
状モデルを示す。図１０（ａ）はエッジ分割手段１４
で、比較対象にする数値を大きくして少ないポリゴン数
で形状モデルを生成できるようにしたものである。これ
は、４６個のポリゴンで構成されているが、図３（ａ）
の１２８個のポリゴンで構成される形状モデルや図８の
６０個のポリゴンで構成される形状モデルとほぼ同程度
の精密さとなっている。図１０（ｂ）は比較対象の数値
を小さくして精密な形状モデルを生成できるようにした
ものである。これは７６個のポリゴンで構成されてお
り、図３右や図８の形状モデルよりも精密なモデルとな
っている。
【００３８】以上のように本実施例によれば、モデルの
精密さをあまり犠牲にせずに第１の実施例よりも少ない
ポリゴン数の形状モデルを生成することができる。ま
た、ポリゴン数の多少の増加を許せば第１の実施例より
も精密な形状モデルを生成することもできる。さらに、
エッジ分割手段１４に与える数値を制御することによ
り、３次元画像生成システムの処理能力に応じたポリゴ
ン数の形状モデルを生成することも可能である。
精密さをあまり犠牲にせずに第１の実施例よりも少ない
ポリゴン数の形状モデルを生成することができる。ま
た、ポリゴン数の多少の増加を許せば第１の実施例より
も精密な形状モデルを生成することもできる。さらに、
エッジ分割手段１４に与える数値を制御することによ
り、３次元画像生成システムの処理能力に応じたポリゴ
ン数の形状モデルを生成することも可能である。
【００３９】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図１１は本発明の
第３の実施例における形状モデル生成装置を示すもので
ある。図１に示す第１の実施例に形状メモリ１６が付加
されており、形状生成手段１１とエッジ分割手段１４に
接続されている。以上のように構成された形状データ生
成装置について、以下にその動作を説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。図１１は本発明の
第３の実施例における形状モデル生成装置を示すもので
ある。図１に示す第１の実施例に形状メモリ１６が付加
されており、形状生成手段１１とエッジ分割手段１４に
接続されている。以上のように構成された形状データ生
成装置について、以下にその動作を説明する。
【００４０】形状メモリ１６には３次元空間座標で表現
された形状データが格納される。その一例を図１２に示
す。図１２の形状データは縦１７頂点、横２５頂点の４
２５頂点からなるポリゴンメッシュデータで、３８４個
のポリゴンを含んでいる。
された形状データが格納される。その一例を図１２に示
す。図１２の形状データは縦１７頂点、横２５頂点の４
２５頂点からなるポリゴンメッシュデータで、３８４個
のポリゴンを含んでいる。
【００４１】形状生成手段１１は形状メモリ１６から形
状データを読み出すが、この時ポリゴンメッシュの縦横
共に奇数番目の頂点だけを読み出す。従って、形状生成
手段１１が読み出す頂点は縦９頂点、横１３頂点の１１
７頂点であり、これだけを用いて画像生成すると図１３
のようになる。その後、第１の実施例と同様に座標変換
手段１２でスクリーン座標に変換され、エッジ検出手段
１３でエッジが検出される。エッジ分割手段１４は分割
すべきエッジを検出すると、そのエッジの分割点の３次
元座標値を形状メモリ１６から読み出し、これをスクリ
ーン座標に変換する。
状データを読み出すが、この時ポリゴンメッシュの縦横
共に奇数番目の頂点だけを読み出す。従って、形状生成
手段１１が読み出す頂点は縦９頂点、横１３頂点の１１
７頂点であり、これだけを用いて画像生成すると図１３
のようになる。その後、第１の実施例と同様に座標変換
手段１２でスクリーン座標に変換され、エッジ検出手段
１３でエッジが検出される。エッジ分割手段１４は分割
すべきエッジを検出すると、そのエッジの分割点の３次
元座標値を形状メモリ１６から読み出し、これをスクリ
ーン座標に変換する。
【００４２】以上のようにして生成された形状モデルを
図１４に示す。図１４の形状モデルは１３６個ポリゴン
で構成されるが、図１２に示した３８４個のポリゴンで
構成される形状モデルと同一の精度で外形を描くことが
できる。
図１４に示す。図１４の形状モデルは１３６個ポリゴン
で構成されるが、図１２に示した３８４個のポリゴンで
構成される形状モデルと同一の精度で外形を描くことが
できる。
【００４３】以上のように本実施例によれば、形状メモ
リを使用することで本実施例は数式で与えられないよう
な複雑な形状の曲面についてもポリゴン数の少ない形状
モデルを生成することができる。
リを使用することで本実施例は数式で与えられないよう
な複雑な形状の曲面についてもポリゴン数の少ない形状
モデルを生成することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明の形状モデル生成装
置は、比較的少ないポリゴン数の曲面形状モデルを生成
する形状生成手段と、２次元スクリーン座標に変換する
座標変換手段と、エッジを検出するエッジ検出手段とエ
ッジの分割点を生成するエッジ分割手段とエッジを含む
ポリゴンを分割するポリゴン分割手段を設けることによ
り、最小限のポリゴン数で精密度の高い形状モデルを生
成することができる。
置は、比較的少ないポリゴン数の曲面形状モデルを生成
する形状生成手段と、２次元スクリーン座標に変換する
座標変換手段と、エッジを検出するエッジ検出手段とエ
ッジの分割点を生成するエッジ分割手段とエッジを含む
ポリゴンを分割するポリゴン分割手段を設けることによ
り、最小限のポリゴン数で精密度の高い形状モデルを生
成することができる。
【００４５】また、以上の構成に形状メモリを付加する
ことにより数式で与えられないような複雑な形状の曲面
についてもポリゴン数の少ない形状モデルを生成するこ
とができる。
ことにより数式で与えられないような複雑な形状の曲面
についてもポリゴン数の少ない形状モデルを生成するこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施例における形状モデル生成
装置の概要を説明したブロック図
装置の概要を説明したブロック図
【図２】一般的な３次元画像生成システムの構成の一例
を示すブロック図
を示すブロック図
【図３】従来の形状モデル生成装置を用いて生成した形
状モデルを示す図
状モデルを示す図
【図４】本発明の第１の実施例を用いて生成した形状モ
デルを示す図
デルを示す図
【図５】エッジ検出手段が検出するエッジの説明図
【図６】エッジ検出法の説明図
【図７】エッジ分割手段が生成する分割点の説明図
【図８】ポリゴン分割手段が分割するポリゴンの説明図
【図９】本発明の第２の実施例におけるエッジ分割手段
の処理内容を示すフローチャート
の処理内容を示すフローチャート
【図１０】本発明の第２の実施例を用いて生成した形状
モデルのを示す図
モデルのを示す図
【図１１】本発明の第３の実施例における形状モデル生
成装置の概要を示すブロック図
成装置の概要を示すブロック図
【図１２】本発明の第３の実施例における形状メモリ内
に保持される形状データを示す図
に保持される形状データを示す図
【図１３】本発明の第３の実施例における形状生成手段
が出力する形状データを示す図
が出力する形状データを示す図
【図１４】本発明の第３の実施例を用いて生成した形状
モデルを示す図
モデルを示す図
１１ 形状生成手段 １２ 座標変換手段 １３ エッジ検出手段 １４ エッジ分割手段 １５ ポリゴン分割手段 ２１ 形状モデル生成装置 ２２ 画像生成装置 ２３ 画像表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 17/30 G06T 15/00 100 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (10)
- 【請求項１】曲面をポリゴン（平面多角形）の集合で近
似することにより曲面形状モデルを生成する形状モデル
生成装置において、 ３次元空間座標で表現されたポリゴンの集合で近似した
曲面形状モデルを生成する形状生成手段と、前記形状生
成手段が生成した前記ポリゴンの集合をあらかじめ設定
された視点から見たように２次元スクリーン座標に変換
する座標変換手段と、前記座標変換手段が変換した前記
ポリゴンの集合中の辺のうち、曲面の外形となる辺を検
出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段で検出さ
れた前記辺の中間の頂点を３次元空間座標で生成し、前
記頂点を２次元スクリーン座標に変換することにより前
記辺を分割するエッジ分割手段と、前記座標変換手段が
変換したポリゴンの集合中で前記エッジ分割手段で分割
した辺を含むポリゴンを前記エッジ分割手段が生成した
頂点を用いて分割するポリゴン分割手段とを備えた形状
モデル生成装置。 - 【請求項２】形状生成手段が生成するポリゴンの集合
は、データ構造として４角形を網状に接続したポリゴン
メッシュ構造をとることを特徴とする請求項１記載の形
状モデル生成装置。 - 【請求項３】エッジ検出手段は、ポリゴンメッシュを構
成する各辺について、前記辺が直接接続される周囲の頂
点と前記辺との位置関係により曲面の外形となる辺を検
出することを特徴とする請求項２記載の形状モデル生成
装置。 - 【請求項４】エッジ検出手段は、ポリゴンメッシュを構
成する各辺について、前記辺の周囲の２個または４個の
頂点を抽出し、２次元スクリーン座標平面を前記辺を含
む直線で分割することにより生成される２個の半平面に
前記頂点が半数づつ含まれることがない場合は、前記辺
が曲面の外形となる辺とみなすことを特徴とする請求項
３記載の形状モデル生成装置。 - 【請求項５】エッジ分割手段は、エッジ検出手段で検出
された曲面の外形となる辺の中間の頂点を１個だけ生成
し、前記辺を２個の辺に分割することを特徴とする請求
項１から４のいずれか１項に記載の形状モデル生成装
置。 - 【請求項６】エッジ分割手段は、エッジ検出手段が検出
した曲面の外形となる辺のうち、前記辺の長さがあらか
じめ与えられた一定値よりも小さい場合は、前記辺を分
割しないことを特徴とする請求項５記載の形状モデル生
成装置。 - 【請求項７】エッジ分割手段は、曲面の外形となる辺に
ついて、前記辺の中間の頂点と前記辺を含む直線との距
離を求め、求められた距離があらかじめ与えられた一定
値よりも小さい場合は、前記辺を分割しないことを特徴
とする請求項５または６記載の形状モデル生成装置。 - 【請求項８】ポリゴン分割手段は、ポリゴンメッシュを
構成する各４角形について、前記４角形の４辺のうち１
辺だけが分割された場合は前記辺が２分割されるような
２個の４角形に前記４角形を分割し、４辺のうち２辺以
上が分割された場合は４個の辺がすべて２分割されるよ
うな４個の４角形に前記４角形を分割することを特徴と
する請求項５から７のいずれか１項に記載の形状モデル
生成装置。 - 【請求項９】エッジ分割手段は、曲面の外形となる辺を
分割して生成した２個の辺について、前記辺が分割の対
象になる場合はさらに前記辺を２分割し、ポリゴン分割
手段は、２個または４個に分割して生成した４角形につ
いて、前記４角形の辺がさらに分割されている場合は前
記４角形をさらに分割することを特徴とする請求項８記
載の形状モデル生成装置。 - 【請求項１０】形状生成手段とエッジ分割手段に接続さ
れ、曲面の形状を保持する形状メモリを付加し、形状生
成手段が曲面形状モデルを生成する時には前記形状メモ
リを読み出し、エッジ分割手段が曲面の外形となる辺の
中間の頂点を生成する時にも前記形状メモリより読み出
して２次元スクリーン座標に変換することを特徴とする
請求項１から９のいずれか１項に記載の形状モデル生成
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27491094A JP3252623B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 形状モデル生成装置 |
| US08/555,035 US5754182A (en) | 1994-11-09 | 1995-11-08 | Shape model generation device for generating shape models with a reduced number of polygons while maintaining quality of the two-dimensional image of the generated shape models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27491094A JP3252623B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 形状モデル生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138083A JPH08138083A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3252623B2 true JP3252623B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17548241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27491094A Expired - Lifetime JP3252623B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 形状モデル生成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5754182A (ja) |
| JP (1) | JP3252623B2 (ja) |
Families Citing this family (64)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3179392B2 (ja) | 1997-11-17 | 2001-06-25 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 画像処理装置及び画像処理方法 |
| JP2000067270A (ja) * | 1998-06-12 | 2000-03-03 | Sony Corp | 形状デ―タの近似化方法及び情報処理装置並びに媒体 |
| US6317133B1 (en) * | 1998-09-18 | 2001-11-13 | Ati Technologies, Inc. | Graphics processor with variable performance characteristics |
| KR100346787B1 (ko) * | 1999-06-17 | 2002-08-01 | 한국전자통신연구원 | 다계조 폴리곤 그래픽 모델 생성 및 저장방법 |
| US6525727B1 (en) * | 1999-10-29 | 2003-02-25 | Intel Corporation | Rendering 3D surfaces through limit surface projections |
| US6515673B1 (en) | 2000-02-16 | 2003-02-04 | Enroute, Inc. | Displaying immersive videos using tiled decompression |
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| US6559853B1 (en) | 2000-02-16 | 2003-05-06 | Enroute, Inc. | Environment map creation using texture projections with polygonal curved surfaces |
| US6897858B1 (en) | 2000-02-16 | 2005-05-24 | Enroute, Inc. | Partial image decompression of a tiled image |
| FR2820534B1 (fr) * | 2001-02-08 | 2003-06-27 | Inst Nat Rech Inf Automat | Dispositif de simulation de deformations de materiaux, notamment de tissus corporels mous |
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